Elektrostatik kuvvet – sorunlar ve çözümler

Elektrostatik kuvvet – sorunlar ve çözümler

1. Statik elektrik kuvveti 144 N ise, iki yük arasındaki mesafe nedir ? (1 μC = 10⁻⁶ ^C ve k = ^9.10⁹ Nm² ^· C⁻² ⁾

Bilinenler:

Elektrik kuvveti (F ₁₂ ) = 144 N

Yük 1 (q ₁ ) = 10 μC = 10 x 10 ^-6 C

Yük 2 (q ₂ ) = 4 μC = 4 x 10 ^-6 C

Sabit (k) ⁼ 9 x ^10⁹ Nm² ^.C⁻²

C = Coulomb, N = Newton, m = metre

Aranan: İki yük arasındaki mesafe (r)

Çözüm :

Coulomb yasasının denklemi :

F = statik elektrik kuvveti, k = Coulomb sabiti, q = elektrik yükü, r = iki yük arasındaki mesafe

İki yük arasındaki mesafe (r) = 5 x 10⁻² ^metre = 5 x ^10⁻² x ^10² cm = 5 cm.

2. İki yük r mesafesiyle ayrılmıştır . Statik elektrik kuvveti 3.6 N ise, iki yük arasındaki mesafe nedir? ( 1 μC = 10⁻⁶ ^C ve k = ^9.10⁹ Nm² · ^{C⁻² )}

Bilinenler:

Elektrik kuvveti (F ₁₂ ) = 3.6 N

Yük 1 (q ₁ ) = 9 μC = 9 x 10 ^-6 C

Yük 2 (q ₂ ) = 4 μC = 4 x 10 ^-6 C

Coulomb sabiti (k) ⁼ 9 x ^10⁹ Nm² ^.C⁻²

C = Coulomb, N = Newton, m = metre

Aranan: İki yük arasındaki mesafe (r)

Çözüm :

İki yük arasındaki mesafe (r) = 0.3 m = 0.3 x 100 cm = 30 cm.

3. Aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi üç noktasal yük bulunmaktadır. A noktasındaki statik elektrik kuvvetinin büyüklüğü nedir? ⁽ k = 9.10⁹ ^Nm² · C⁻² ^; μ = ^10⁻⁶ )

Bilinenler:

Şarj etmek A (q_A) = -2 μC = -2 x 10^-6 C

Yük B (q _B ) = 8 μC = 8 x 10 ^-6 C

Yük C (q _C ) = 4,5 μC = 4,5 x 10 ^-6 C

Coulomb sabiti ⁽ k) = 9 x ^10⁹ Nm² ^.C⁻²

A ve B yükleri arasındaki mesafe (r _AB ) = 4 cm = 4 x 10 ^-2 m

A ve C yükleri arasındaki mesafe (r _AC ) = 3 cm = 3 x 10 ^-2 m

C = Coulomb, N = Newton, m = metre

Aranan: A noktasındaki statik elektrik kuvveti

Çözüm :

Coulomb yasasının denklemi:

F = statik elektrik kuvveti , k = Coulomb sabiti , q = elektrik yükü , r = iki yük arasındaki mesafe

A noktasındaki statik elektrik kuvveti:

4. Aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi üç noktasal yük bulunmaktadır. B yükünün maruz kaldığı Coulomb kuvvetinin büyüklüğü nedir? ⁽ k = 9.10⁹ ^Nm² · C⁻² ^; 1 μC = 10⁻⁶ ^C ).

Bilinenler:

q _A = 10 µC = 10 x 10 ^-6 C = 10 ^-5 Coulomb

q _B = 10 µC = 10 x 10 ^-6 = 10 ^-5 Coulomb

q _C = 20 µC = 20 x 10 ^-6 = 2 x 10 ^-5 Coulomb

r _AB = 0.1 metre = 10 ^-1 m

r _BC = 0.1 metre = 10 ^-1 m

k = 9 x 10 ⁹ Nm ² C ⁻²

Aranıyor: B Yükü tarafından deneyimlenen Coulomb kuvveti

Çözüm :

B yüküne etki eden iki Coulomb kuvveti vardır: A ve B yükleri arasındaki Coulomb kuvveti (F _AB ) ve B ve C yükleri arasındaki Coulomb kuvveti (F _{BC ). B yükünün maruz kaldığı Coulomb kuvveti, F AB} ve F _BC'nin net kuvvetidir.

A ve B yükleri arasındaki Coulomb kuvveti:

A yükü pozitif, B yükü de pozitif işaretli olacak şekilde FAB, _C yüküne doğru yönelmiştir.

B ve C yükleri arasındaki Coulomb kuvveti:

B yükü pozitif, C yükü de pozitif işaretli olacak şekilde FBC, _A yüküne doğru yönelmiştir.

B yükünün maruz kaldığı Coulomb kuvveti:

F _B = F _BC – F _AB = 180 – 90 = 90 N

B yükünün maruz kaldığı Coulomb kuvveti (F _{B ) 90 Newton'dur. F B'nin} yönü, A yüküne doğru yönelen F _BC'nin yönüyle aynıdır.

5. B yüküne etki eden Coulomb kuvvetinin büyüklüğünü ve yönünü belirleyin ( k = 9 x 10⁹ ^{Nm² C⁻²} , ¹ μC = 10⁻⁶ ^C ).

Bilinenler:

Yük A (q _A ) = +Q

Yük B (q _B ) = -2Q

Yük C (q _C ) = -Q

A ve B yükleri arasındaki mesafe (r _AB ) = r

B ve C yükleri arasındaki mesafe (r _BC ) = 2r

k = 9 x 10 ⁹ Nm ² C ⁻²

Aranıyor: B yüküne etki eden Coulomb kuvvetinin büyüklüğü ve yönü

Çözüm :

A ve B yükleri arasındaki Coulomb kuvveti:

A yükü pozitif, B yükü negatiftir, dolayısıyla F _AB doğrultusu A yüküne doğru yönelir.

B yükü ile C yükü arasındaki Coulomb kuvveti:

B yükü negatif ve C yükü de negatif olduğundan, FBC'nin yönü _A yüküne doğrudur.

B yüküne etki eden net kuvvet:

F = F_AB + F_BC = 2 k Q²/r² + 0.5 k Q²/r² = 2.5 k Q²/r² = 2.5 k Q² r^-2

Kuvvetin yönü A yüküne veya sola doğru işaret eder.